输气管道水力计算相关公式
低压燃气管道水力计算公式
低压燃⽓管道⽔⼒计算公式燃⽓管道输送⽔⼒计算⼀、适⽤公式燃⽓的管道输配起点压⼒为10KPa，按《城镇燃⽓设计规范》，应纳⼊中压燃⽓管道的范围。
但本设计认为，虽然成套设备的输出压⼒为10KPa，出站后，压⼒即降⾄10KPa以下。
整个管⽹系统都在10KPa以下的压⼒状态下⼯作，因此，在混空轻烃管道燃⽓输配过程的⽔⼒计算，应采取低压⽔⼒计算公式为宜。
⼆、低压燃⽓管道⽔⼒计算公式：1、层流状态R e≤2100λ＝64/R e R e＝dv/γΔP/L＝×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0）2、临界状态R e＝2100~3500λ＝＋（R e－2100）/（65 R e－1×105）ΔP/L＝×106［1＋（Q0－7×104dγ）/（－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）3、紊流状态R e≥35001）钢管λ＝［（Δ/d）＋（68/ R e）］ΔP/L＝×106［（Δ/d）＋（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）2）铸铁管λ＝［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］ΔP/L＝×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）注：ΔP——燃⽓管道的沿程压⼒降（Pa）L——管道计算长度（m）λ——燃⽓管道的摩阻系数Q0——燃⽓流量（Nm3/h）d——管道内径（mm）ρ0——燃⽓密度（kg/Nm3）γ——0℃和时的燃⽓运动粘度（m2/s）Δ——管壁内表⾯的绝对当量粗糙度（mm）R e——雷诺数T——燃⽓绝对温度（K）T0——273Kv——管内燃⽓流动的平均速度（m/s）（摘⾃姜正侯教授主编的《燃⽓⼯程技术⼿册》——同济⼤学出版社1993版P551）⼆、燃⽓的输配⼯况条件起点压⼒——10KPa 最⼤流速——10m/s燃⽓密度——Nm3（20℃和浓度20%时）纯轻烃燃⽓运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）燃⽓运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）三、钢管阻⼒降的计算与查表结果注：1、——*因计算数据与实际数据误差过⼤，已⽆计算、列表的必要。
低压燃气管道水力计算公式
低压燃气管道水力计算公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1燃气管道输送水力计算一、适用公式燃气的管道输配起点压力为10KPa，按《城镇燃气设计规范》，应纳入中压燃气管道的范围。
但本设计认为，虽然成套设备的输出压力为10KPa，出站后，压力即降至10KPa以下。
整个管网系统都在10KPa以下的压力状态下工作，因此，在混空轻烃管道燃气输配过程的水力计算，应采取低压水力计算公式为宜。
二、低压燃气管道水力计算公式：1、层流状态 R e≤2100λ＝64/R e R e＝dv/γΔP/L＝×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0）2、临界状态 R e＝2100~3500λ＝＋（R e－2100）/（65 R e－1×105）ΔP/L＝×106［1＋（ Q0－7×104dγ）/（－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）3、紊流状态 R e≥35001）钢管λ＝［（Δ/d）＋（68/ R e）］ΔP/L＝×106［（Δ/d）＋（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）2）铸铁管λ＝［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］ΔP/L＝×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）注：ΔP——燃气管道的沿程压力降（Pa） L——管道计算长度（m）λ——燃气管道的摩阻系数 Q0——燃气流量（Nm3/h）d——管道内径（mm）ρ0——燃气密度（kg/Nm3）γ——0℃和时的燃气运动粘度（m2/s）Δ——管壁内表面的绝对当量粗糙度（mm） R e——雷诺数T——燃气绝对温度（K） T0——273Kv——管内燃气流动的平均速度（m/s）（摘自姜正侯教授主编的《燃气工程技术手册》——同济大学出版社1993版P551）二、燃气的输配工况条件起点压力——10KPa 最大流速——10m/s燃气密度——Nm3（20℃和浓度20%时）纯轻烃燃气运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）燃气运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）三、钢管阻力降的计算与查表结果注：1、——*因计算数据与实际数据误差过大，已无计算、列表的必要。
第九章 输气管道的水力计算
2
令
2g a ZRT
16 ZRT b 2 D5
M
Q Z
4
ZRTL
工程上习惯于运用标准状态下的体积流量作为计量 单位，因此把质量流量换算成体积流量。
Q M / 0
0 P0 / Z 0 RT0
标标准状态下Z0=1，所以 0 P0 / RT0
4
第九章 输气管道的水力计算
为了方便计算，把天然气的气体常数换算成空气的 气体常数Ra
dx
得：
bM 2 aS dP 2 P 2 L P dx
令：
aS 2 bM 2 P dP S 2 LP a L
PdP aS dx 2L bM 2 P2 S a L
bM 2 E S a L
5
第九章 输气管道的水力计算
9.2地形起伏地区输气管道的基本公式 9.9.1终点与起点高差的影响 如图所示的坡度均匀向上的输 气管道，对dx微元段写运动方程： 由连续性方程有： dP dx v 2 S 将状态方程和上述两式代入，得 gdS dS dx
D 2
L
v M / A
0.5
公式分析： ( PQ2 PZ2 ) D 5 QC 1）对比平坦地区输气管道 ZTL 由于密度的变化，克服上坡段的能量损失不能在下 坡段气体所获得的位能所补偿。 2）对比输油管道的管路特性方程 输油管道只考虑起点终点高程差。
13
第四章 输气管的水力计算
5
3. 水力摩阻系数沿管长不变 λ ＝f（Re,ε ）在大型输气管中，气体流 态主要处于阻力平方区或混合摩擦区，稳 定流动时全线Re变化不大，故λ 完全或主 要取决于ε 。 λ ＝const是符合输气管实际情况的。
6
稳定流动运动方程：
dp dw ds w2 w g 0 dx dx dx D 2
大的影响大于降低终点压力的影响。
35
五、终点压力对输气量的影响
pZ＝ pQ
2 2
δ：0→1
2
pQ pZ C Q
C Q p Q
2 1
2
2
pQ Qmax C
Q 2 1 Qmax
36
1 pZ＝ pQ 2
天然气特性常数不好求，用空气特性常数
Ra和天然气相对密度取代。
15
Q C0
4
( p p )D
2 Q 2 Z
5
Z TL
Ra T0 p0
(4-9)
C0
293 2 1/2 -1 287.1 0.03848 m .s.K .kg 4 1.01325 105
16
表4-1C0值
第四章 输气管的水力计算
王武昌
储运与建筑工程学院
1
目录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
第八节
稳定流动气体管流的基本方程 水平输气管的流量基本公式 地形起伏地区输气管的流量基本公式 摩擦阻力系数与常用的输气管流量公式 输气管基本参数对流量的影响 输气管的压力分布和平均压力 等流量复杂管计算 环状集气管网的计算
我国法定单位
燃气管网水力计算公式
燃气管网水力计算公式
1）庭院燃气管道的计算公式：
Q=N Q K K n t ∑0
式中：
Q ——庭院燃气管道的计算流量（Nm 3/h ）；
K t ——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取K t =1； K 0——相同燃具或者相同组合燃具数；
N ——相同燃具或相同组合燃具数；
Q n ——相同燃具或相同组合燃具的额定流量（Nm 3/h ）
2）中压管网水力计算公式：
Z T T d
Q 1027.1L P P 052102221ρλ⨯=- ⎥⎦⎤⎢⎣
⎡+-=λλRe 51.23.7d K 2lg 1 式中：
P 1，P 2 ——管道始、末端的燃气绝对压力(kP a )；
Z ——压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa （表压）时，压缩因子取1.0； L ——管段计算长度(km)；
Q ——燃气流量(Nm 3／s)；
d ——管道内径(m)；
ρo ——燃气的密度（Kg/Nm 3）；
λ——摩擦阻力系数；
K ——管壁内表面的当量粗糙度（mm ）；
Re ——雷诺数（无量纲）；
3）低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按下式计算：
0527T T d
1026.6p ρλQ l ⨯=∆ 式中： △P ——燃气管道摩擦阻力损失（Pa ）；
λ——燃气管道摩擦阻力系数；
Q ——燃气管道的计算流量（m 3/h ）；
d ——管道内径（mm ）；
ρ——燃气的密度（kg/ m 3）；
T ——设计中所采用的燃气温度（K ）；
T 0——273.15(K)；。
管道水力学计算公式
常见的管道水力学计算公式Chezy 公式Chezy 公式一般用得比较少，但它是其它公式的基础，包括Manning 公式。
Chezy 公式表示为：Q⋅⋅=⋅SCRA这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法。
Hazen-Williams公式Hazen-Williams 公式是压力管道最常用的水头损失计算公式，该公式表达为：5463..0S.0⋅⋅=Q⋅⋅RkAC这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Hazen-Williams糙率系数（无量纲）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）k ——常数，采用国际单位时为0.85根据需要也可以变换为其它表示方法。
Darcy-Weisbach 公式由于Darcy-Weisbach 是通过理论总结得到的公式，故也称为理论公式。
Darcy-Weisbach 被用于许多要求计算精度较高的工程中。
Darcy-Weisbach 公式表达为：g v d l f h f 22⋅=这里：h f ——沿程水头损失（mm 3/s ）f ——Darcy-Weisbach 水头损失系数（无量纲）l ——管道长度（m ）d ——管道内径（mm ）v ——管道流速（m/s ）g ——重力加速度（m/s 2）根据需要也可以变换为其它表示方法。
输气管道水力等计算公式(输气管道设计与管理)
潘汉德 注：该式适用于管径从168.3mm到610mm，雷诺数范围从 尔A式 14×106的天然气管道 潘汉德 注：该式适用于管径大于610mm的天然气管道 尔B式
λ= 0.008159
m /s 0.0000109 (Ns)/m2 0.44 16 m m3/s
2
三个公式可任选一个,其中二式用 三式用的是体积流量）
第一边界雷诺数 Re1= 第二边界雷诺数 Re2=
2174.974 3210493
前苏联取k=0.03mm，我国常取
输量不大、净化程度较差
雷诺数范围从5×10 到
6
的天然气管道
管壁的当量粗糙度
k=
0.00005 m
水力摩阻系数λ 水力摩阻系数λ的计算
1、光滑区 2、混合摩擦区 λ= 0.009146 λ= 0.012997 或 0.011836166
λ= 0.012368
威莫斯 注：此公式取k=0.mm，适用于管径小、输量不大 的矿区集气管网 公式
3、阻力平方区
λ= 0.009436
雷诺数
Re=
0
0
33307000﹤Re﹤Re1 Re﹥3000 流态为紊流 Re1﹤Re﹤Re2 Re﹥Re2 流态判断 光滑区 混合摩擦区 阻力平方区 阻力平方区 注：目前美国取k=0.02mm， 0.05mm 第一边界雷诺数 第二边界雷诺数
计算雷诺数
气体流速 气体密度 气体相对密度 v= ρ= △= 0.65 1.206 kg/m3 kg/s （含推导过程，三个公式可任选一个 的是质量流量，三式用的是体积流量 m/s kg/m3 气体运动粘度 气体动力粘度 管道内径 ν= = D=
空气密度（标况） ρa= 输气管道质量流量 M=
输气管道流量（标况） Q=
第四章输气管的水力计算
第四章输气管的水力计算输气管的水力计算是为了确定管道中气体流动时产生的压力损失和流速等水力参数，从而有效地设计输气系统。
本文将从输气管的水力原理、水力计算公式以及实际应用中的注意事项等方面进行详细探讨。
一、水力原理输气管的水力原理主要依据流体的连续性方程、能量方程和阻力方程。
其中连续性方程描述了输气管中气体流动的连续性，能量方程用于计算气体在管道中的能量变化，而阻力方程则是根据经验公式，计算气体流动产生的摩阻力。
二、水力计算公式1.压力损失计算公式：压力损失（ΔP）=λ×L/D×(ρv^2/2)其中，λ为摩阻系数，L为管道长度，D为管道直径，ρ为气体密度，v为气体流速。
2.流速计算公式：流速（v）=Q/（πD^2/4）其中，Q为气体流量，D为管道直径。
3.管径计算公式：D=0.613×（Q/P）^(1/2)其中，Q为气体流量，P为设计压力。
三、实际应用注意事项1.摩阻系数的选择：摩阻系数的选择会直接影响到压力损失的计算结果，需要根据具体情况进行合理的选择，可以参考相关经验数据或者进行实验研究。
2.流量和压力的测量：水力计算需要准确的流量和压力数据，因此在实际应用中需要使用合适的流量计和压力计进行测量。
同时，还需要考虑测量误差的影响，并进行相应的修正。
3.管道布置和管径设计：在输气管的水力计算中，需要合理布置管道和选择合适的管径，以便满足系统的流量和压力要求，并减小压力损失。
在实际应用中应进行综合考虑，根据具体情况进行设计优化。
4.防止压力过高：在输气管的水力计算中，需要考虑到气体在流动过程中的压力变化，防止压力过高对设备和管道造成损坏。
因此，在设计过程中需要合理选择设计参数，进行安全性评估。
总结：输气管的水力计算是设计输气系统中重要的一环，通过合理的水力计算可以确保输气管道的正常运行。
对于水力计算公式的使用和实际应用中的注意事项，设计人员需要充分理解，并综合考虑实际情况，确保设计的合理性和安全性。
气体输配管网水力计算
得：
( Pq1 Pq 2 ) g a H 2 H1 P1~ 2
压力作用 重力作用
2 H2 1
H1
<流体输配管网>
结论：
第一项两断面之间的全压差反映压力作用；第 2项位压反映重力的作用；二者综合作用，克 服流动阻力Δ P1~2，维持管内流动。二者的综
合作用并非总是相互加强的。 若压力驱动的流动方向与位压一致，则 二者淙合作用加强管内气体流动， 若驱动方向相反，则由绝对值大者决定 管流方向；绝对值小者实际上成为另加 流动阻力。
第2章 气体输配管网水力特征 与水力计算
2.1 气体管流水力特征
2.1气体管流水力特征 2.1.1气体重力管流水力特征
<流体输配管网>
竖管内的重力流
例1：如右图示
管内气体由1流向2断面，能量方程为：
v12 v22 Pj1 g a H 2 H1 Pj 2 P1~ 2 2 2
<流体输配管网>
管段1 水平风管，初定流速为14m/s。根据 Ql＝ 1500m3/h（0.42m3/s）、v1= 14m/s所选管径按通 风管道统一规格调整为：D1＝200mm；实际流速v1 ＝13.4m/s；由图2-3-1查得，Rm1=12.5Pa/m 同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻， 具体结果见表2-3-5。 4.确定管段2、4的管径及单位长度摩擦力，见表 2-3-5。 5.计算各管段局部阻力 例如：
矩形风管的摩擦阻力计算
主要考虑当量直径的确定，有流速当量直径 和流量当量直径 （1）流速当量直径
2ab Dv ab
例2-1
有一表面光滑的砖砌风道（K＝3mm），断 面500×400mm，L＝1m3/s，求Rm
城市燃气输配_燃气管网水力计算
（c）根据每个街区的燃气计算流量和燃气管道的长度，计
算管道单位长度向该街区供应的途泄流量。
q Q1 L
qA
L12
L23
QA L34 L45
L56
L61
qB
QB L12 L211
qC
L211
QC L23
L37
B C
A
F
D
E
（d）求管段的途泄流量
①管段的途泄流量等于单位长度途泄流量乘以该管段的长 度。 ②若管段是两个小区的公共管道，需同时向两侧供气时， 其途泄流量应为两侧的单位长度途泄流量之和乘以管长。
0.81
Q02 d5
0
T T0
Z Z0
L
若采用习惯的常用单位，并考虑城市燃气管道的压力一般在 4.0Mpa以下，故可以取Z=Z0=1，则高、中压及低压燃气 管道的计算公式，又可分别表示为：
高、中压燃气管道：
P12
P22 L
1.27 1010 Q02
d5
0
T T0
低压燃气管道：
P1
P2 L
3.计算步骤
对如图所示 的小区，计 算步骤如下 ：
B C
A
F
D
E
管段途泄流量的计算过程
B C
A
（a）在供气范围内，按不同的居
F
D
E
民人口密度或道路和建筑物的布局划分街区A、B～F。
（b）分别计算各个街区居民用气量及小型公共建筑年用气 量、小时计算流量，并按照用气量的分布情况布置配气管 道1-2、2-3……
对于管段AB，途泄流量 为Q1，转输流量为Q2 管道起点A处，流量为 转输流量与途泄流量之 和； 管道终点B处，流量仅 为Q2。
燃气输配-05第五章-燃气管网的水力计算
（a）只有转输流量的管段；（b）只有途泄流量的管段； （c）有途泄流量和转输流量的管段
二、变流量低压分配管段计算流量的 确定
1.途泄流量Q1的确定
2.变负荷管段的计算流量的确定
1.途泄流量Q1的确定 几点假设：
（1）途泄流量Q1沿管段均匀输出；
（2）途泄流量只包括大量的居民用户和 小型公共建筑用户。若该管段上连有负荷 较大的用户，应当作集中负荷进行计算；
故变流量分配管段计算流量的公式为：
Q=0.55Q1+Q2
§5-4 管网水力计算 环状管网与枝状管网的主要区别 环状管网水力计算的特点 环状管网水力计算步骤
举例
环状管网与枝状管网的主要区别
1.环状管网由一些管道封闭成环，可同时由 一条或几条管道给某管段输送燃气，而枝 状管段只能由一条管道供气。
2.燃气管道成环连接，是为了保证管网工作 的可靠性，转输流量的分配也必须考虑到 管网工作的最大可靠性。
2.各管段的计算流量
（1）在管网的计算简图上将各管段依次编号， 在距供气点（调压室）最远处，假定零点的位置 （1、3、7和9），同时决定气流的方向；
（2）计算各管段的途泄流量；
（3）计算各管段的转输流量，计算由零点开始 ，与气流相反方向推算到供气点。当集中负荷由 两侧管段供气时，转输流量以各分担一半左右为 宜。
9.将室内燃气管道的总压力降与允许的压力降进 行比较，如不合适，则可调整个别管段的管径。
§5-3 燃气分配管道计算流量
一、燃气分配管道的分类 二、变流量低压分配管段计算 流量的确定
一、燃气分配管道的分类
途泄流量Q1
由管段始端输入的流
量为QN；沿程输出的 流量
转输流量Q2
流经管段，由始端送 至末端，始终恒定不 变的流量
管道水力学计算公式
常见的管道水力学计算公式Chezy 公式Chezy 公式一般用得比较少，但它是其它公式的基础，包括Manning 公式。
Chezy 公式表示为：Q⋅⋅=⋅SCRA这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法。
Hazen-Williams公式Hazen-Williams 公式是压力管道最常用的水头损失计算公式，该公式表达为：5463..0S.0⋅⋅=Q⋅⋅RkAC这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Hazen-Williams糙率系数（无量纲）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）k ——常数，采用国际单位时为0.85根据需要也可以变换为其它表示方法。
Darcy-Weisbach 公式由于Darcy-Weisbach 是通过理论总结得到的公式，故也称为理论公式。
Darcy-Weisbach 被用于许多要求计算精度较高的工程中。
Darcy-Weisbach 公式表达为：g v d l f h f 22⋅=这里：h f ——沿程水头损失（mm 3/s ）f ——Darcy-Weisbach 水头损失系数（无量纲）l ——管道长度（m ）d ——管道内径（mm ）v ——管道流速（m/s ）g ——重力加速度（m/s 2）根据需要也可以变换为其它表示方法。
输气管道水力计算相关公式
潘汉德尔A式
Q= C2ED2.6182[(PQ2-PZ2)/(Z△0.8539TL)]0.5394
潘汉德尔B式
Q= C3ED2.53[(PQ2-PZ2)/(Z△0.961TL)]0.51
前苏联早期公式 Q= C4D2.7[(PQ2-PZ2)/(Z△TL)]0.5
前苏联近期公式 Q= C5αφED2.6[(PQ2-PZ2)/(Z△TL)]0.5
离输气管道， 公式进行了简
化
0.0384 C的数值见右表
Q=C[(PQ2-PZ2)D5/(λZ△TL)]0.5
104m3/d
式
838.0317
道计算公式(下面只列出了平坦地区的部分公式)
104m3/d
126.2601499 154.2288288 136.449569 128.6290579 128.8599581
C1=
0.3967
C2=
0.3144
C3=
0.3931
C4=
0.4102
C5=
0.393
则α=1/(1+2.92D2/Q)0.1,其中，D--管道内径，m，Q-，φ=0.975；垫环间距6m， φ=0.95。
λ/λr)0.5,
式
系数；λ--设计中采用的
E=Βιβλιοθήκη 0.9道沿线各点的压力Px=[PQ2-(PQ2-PZ2)*x/L]0.5
管道内径 起点压力 终点压力
mm
MPa
MPa
管线长度 km
640
5.8
3.51
110
平坦地区输气管道基本公式
输气管道质量流量 M=
kg/s
管道内径
D=
计算段起点压力 PQ= 5800000 Pa 水力摩阻系数 λ= 0.0094
输气管第四章 输气管的水力计算
dp
2
2
(4-2)
M MZRT w F Fp
8
第二节 水平输气管的流量基本公式
dx w dw D 2 2
公 式 推 导
dp
2
2
1 dp dx MZRT 1 MZRT ZRT d 2 p 2 D Fp 2 F p 2 1 1 1 MZRT dx dp d 2 2 3 dp p p 2
Z TL
(4-9)
C
Ra T0 p0
293 2 1/2 -1 287.1 0.03848 m .s.K .kg 4 1.01325 105
17
第二节 水平输气管的流量基本公式
2、水平管体积流量基本公式
表4-1 C值
参数的单位 压力p Pa(N/m2) kgf/m2 kgf/cm2 kgf/cm2 105Pa MPa 长度L 管径 流量Q 单位的系统
p p
2 Z
2 Q
2
M ZRT 2 2F
2
pZ L 2 ln D p Q
10
第二节 水平输气管的流量基本公式
1、输气管基本流量公式
输气管的质量流量：
2 2 ( pQ pZ )D4
M
4
pQ L ZRT 2ln pZ D
第1段：
as1 a( s s ) e 1 e 1 a ( s s ) 2 2 2 2 2 as1 2 p p e M bl Q 1 1 pQ p1 e M bl1 a( s1 sQ ) a s 1 第2段： as2 e 1 paes1 p e e e 2 2 as2 2 M bl p1 p2 e M bl2 e a( s s ) as2 第3段： as3 e 1 p e e e a ( s2 s1 ) 2 2 as3 2 p e M bl e p2 p3 e M bl3 a( s s ) as3 s s s
燃气管网的水力计算
第四章 燃气管网的水力计算燃气管网水力计算的任务是根据燃气的计算流量和允许的压力降来确定管径；在有些情况下，已知管径和压力降，求管道的通过能力。
总之，通过水力计算，来确定管道的投资和金属耗量，及保证管网工作的可靠性。
第一节 水力计算的基本公式一、摩擦阻力 1.基本公式在通常情况下的一小段时间内，燃气管道中的燃气流动可视为稳定流。
将摩擦阻力公式、连续性方程和气体状态方程组成方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===-RTZ P const wA w d dx dP ρρρλ22（4-1） 为了对摩擦阻力公式进行积分，由连续性方程得：00Q wA ρρ=由气体状态方程得：000Z PT TZP =ρρ 代入摩擦阻力公式，在管径不变的管段中24d A π=，整理得：dx Z T TZP dQ PdP 000052028ρλπ=- （4-2）假设燃气在管道中是等温流动，则λ和T 均为常数，考虑管道压力变化不太大，Z 也可视为常数。
通过积分，得高、中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：0000520222162.1Z T TZP dQ L P P ρλ=- 4-3） 式中 P 1——燃气管道始端的绝对压力（Pa ）；P 2——燃气管道末端的绝对压力（Pa ）； P 0——标准大气压，P 0=101325Pa ； λ——燃气管道的摩擦阻力系数；Q 0——燃气管道的计算流量（Nm 3/s ） d ——管道内径（m ）；ρ0——标准状态下的燃气密度（kg/Nm 3）；T 0——标准状态下的绝对温度（273.15K ）； T ——燃气的绝对温度（K ）；Z 0——标准状态下的气体压缩因子； Z ——气体压缩因子；L ——燃气管道的计算长度（m ）对低压燃气管道，()()m P P P P P P P P 221212221⋅∆=+-=-式中 ()221P P P m +=为管道1、2断面压力的算术平均值，对低压管道，0P P m ≈，代入式（4-3），得低压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：00052081.0Z T TZdQ L P ρλ=∆ （4-4） 若采用工程中常用单位，则高、中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：005201022211027.1T TZ dQ L P P ρλ⨯=- （4-5） 式中 Z ——气体压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa （表压）时，Z 取1。
输气管道的水力计算
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
一般干线输气管线都在水力粗糙区（阻力平方区）， 不满负荷时在混合摩擦区。城市及居民区的配气管道多 在水力光滑区。
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
2、管壁粗糙度
输气管的管壁粗糙度一般比输油管小。对于新管， 美 国 一 般 取 当 量 粗 糙 度 ＝ 0.02mm ， 前 苏 联 平 均 取 0.03mm，我国通常取0.05mm 。美国气体协会测定了 输气管在各种状况下的绝对粗糙度，其平均值如下:
从上面的数据可以看出，输气管加上了内壁涂层， 不但减少了内腐蚀，更主要的是使粗糙度下降了很多， 在同样的条件下使输气管输气量增加5～8％，有的甚至 达10％。内壁涂层的费用一般只占钢管费用的2～3％ ， 只要输气量能提高1％，就能很快地收回其投资。
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
3、摩阻系数的计算公式
输气管基本参数对流量的影响
◆ 长度对流量的影响 Q1 ( L2 ) 0..5 Q 2 L1
即输气量与长度的0.5次方成反比，即输气量与长度 的0.5次方成反比。若站间距缩小一半，例如在两个压气 站之间增设一个压气站,L2 12，L1 则流量
Q2 2Q1 1.41Q1
即倍增压气站，输气量只能增加41％ 。
第4章 输气管道的水力计算
稳定流动气体管流的基本方程 水平输气管道的流量基本公式 地形起伏地区输气管道的流量基本公式 摩擦阻力系数与常用管道流量公式 输气管基本参数对流量的影响 输气管的压力分布和平均压力
输气管基本参数对流量的影响
◆ 直径对流量的影响
Q1
( C0[
pQ2 pZ2 )D15 Z*TL
1 2
.k
g 1
第4章 输气管道的水力计算
输气管道的水力计算分析
输气管道的水力计算分析输气管道的水力计算分析是指在输气过程中，通过计算输气管道的水力损失、流量、压力等参数，来评估管道输送能力、确定管道尺寸和选择有效的管道设计参数的过程。
本文将介绍输气管道水力计算分析中的基本原理和方法，并对输气管道的流量、水力损失和压力进行详细的计算和分析。
一、流量计算在输气管道的水力计算分析中，首先需要计算流量。
流量是指单位时间内通过输气管道的气体质量或体积。
常用的流量计算公式有以下几种：1.等温式流量计算公式Q=3600*A*V*ρ/Z其中，Q为流量（m³/h），A为管道截面积（m²），V为气体速度（m/s），ρ为气体密度（kg/m³），Z为气体压缩因子。
2.等焓式流量计算公式Q=3600*A*C其中，C为气体流量系数，由气体特性和流量计算方法决定。
根据具体情况选择合适的流量计算公式，并根据管道截面形状和气体流动条件确定管道截面积和气体速度，进而计算出流量。
二、水力损失计算水力损失是指气体在管道中由于摩擦、弯管、阀门、管道直径变化等原因引起的能量损失。
水力损失的计算是衡量输气管道输送能力和选择管道尺寸的重要依据。
常用的水力损失计算方法有以下几种：1.摩擦压降法ΔP=λ*L*(V²/(2gD))其中，ΔP为压降（Pa），λ为摩擦系数，L为管道长度（m），V为气体速度（m/s），g为重力加速度（m/s²），D为管道直径（m）。
2.流量比例法ΔP=K*Q²其中，ΔP为压降（Pa），K为系数，Q为流量（m³/h）。
根据具体情况选择合适的水力损失计算方法，并根据管道长度、摩擦系数、管道直径和流量计算出水力损失。
三、压力计算压力是指气体在输气管道中的压力。
在输气管道的水力计算分析中，需要计算出管道起点和终点的压力，以评估管道输送能力和确定管道参数。
压力的计算方法有以下几种：1.法向压力梯度法ΔP=ρ*g*H其中，ΔP为压降（Pa），ρ为气体密度（kg/m³），g为重力加速度（m/s²），H为管道高度差（m）。
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Px=
4587143 Pa
Px=[PQ2-(PQ2-PZ2)*x/
已知起点、终点压力，计算输气管道平均压力
管道的平均压力 Pcp= 4748879 Pa
PCP=(2/3)[PQ+PZ2/(P
已知起点压力，计算输气管道任一点压力
说明：以长输管道常用的潘汉德A式和潘汉德B式为例进行推导，仅限于阻力平方区，其他的计算可由本
潘汉德B式
PZ=
1842028 Pa
PZ={PQ2-[Q/(C2ED2.53)1/0.51Z△0.96
起点温度 ℃ 5
终点温度 ℃ 5
式
0.64 3510000 0.95 110000 278.15 0.67 293.15 K m K m Pa
用D计算,长距 离输气管道， 109.8225672 公式进行了简 化 0.0384 C的数值见右表
输气管道断面面积 A= 标准参比压力 天然气气体常数 P0= R=
0.321699 m2 101325 Pa 428.5075 m2/(s2•K)
平坦地区输气管道质量流量公式
M=
109.7884431
常数C 平坦地区输气管道体积流量公式 （注：工程设计及生产上通常采用的是标况 下的体积流量，因此将质量流量进行转换）
[Q/(C2ED2.53)1/0.51Z△0.961TL]}0.5
管道内径 起点压力 mm 640 MPa 5.8
终点压力 MPa 3.51
管线长度 km 110
平坦地区输气管道基本公式
输气管道质量流量 M= 计算段起点压力 水力摩阻系数 空气气体常数 PQ= λ = Ra= kg/s 5800000 Pa 0.0094 287.1 m2/(s2•K) 管道内径 计算段终点压力 天然气压缩系数 输气管道计算段长度 天然气平均温度 气体相对密度 标准参比温度 D= PZ= Z= L= T= △= T0= 用A计 算
另外，在美国和前苏联的近期公式中，都引入了输气管道效率系数，E=Qr/Q=(λ /λ r)0.5, 式 中，Qr--输气管道实际流量；Q--输气管道设计流量； λ r--实测的水力摩阻系数；λ --设计中采用的 水力摩阻系数。在美国，一般取E=0.9～0.96。
已知起点、终点压力，计算输气管道沿线各点的压力
Q=C[(PQ2-PZ2)D5/(λ Z△TL)]0.5
104m3/d 838.0317
公式
104m3/d
道计算公式(下面只列出了平坦地区的部分公式)
126.2601499
C1=
0.3967 1090.888
154.2288288
C2=
0.3144 1332.537
136.449569
C3=
0.3931 1178.924
126.2601499
潘汉德尔A式
Q=
154.2288288
潘汉德尔B式
Q=
136.449569
前苏联早期公式
Q=
128.6290579
前苏联近期公式
Q=
128.8599581
注：α 为流态修正系数，当流态处于阻力平方区时α =1；如偏离阻力平方区，则α =1/(1+2.92D2/Q)0.1, -输气量，Mm3/d。φ 为管道接口的垫环修正系数。无垫环，φ =1；垫环间距12m，φ =0.975；垫环间距6m
C=
0.038482169
Q=
135.7921722
m3/s
1173.244368
104m3/d
常用输气管道计算公式
将不同的摩阻系数公式带入带入流量计算公式，可得以下不同形式的输气管道计算公式(下面只列出
威莫斯公式
Q=
C1D8/3[(PQ2-PZ2)/(Z△TL)]0.5 C2ED2.6182[(PQ2-PZ2)/(Z△0.8539TL)]0.5394 C3ED2.53[(PQ2-PZ2)/(Z△0.961TL)]0.51 C4D2.7[(PQ2-PZ2)/(Z△TL)]0.5 C5α φ ED2.6[(PQ2-PZ2)/(Z△TL)]0.5
输气管道体积流量 Q=
19.9
m3/s
气体相对密度
△=
计算段起点压力
PQ=
2300000 Pa
计算段终点压力
PZ=
气体温度
T=
293
K
天然气压缩系数
Байду номын сангаас
Z=
管道内径
D=
0.44
m
输气管道计算段长度
L=
管道效率
E=
0.9
常数
C2=
潘汉德A式
PZ=
1870873 Pa
PZ={PQ2-[Q/(C2ED2.6182)1/0.5394Z△0.
128.6290579
C4=
0.4102 1111.355
128.8599581
C5=
0.393 1113.35
则α =1/(1+2.92D2/Q)0.1,其中，D--管道内径，m，Q，φ =0.975；垫环间距6m， φ =0.95。
/λ r)0.5, 式 系数；λ --设计中采用的
E=
0.9
道沿线各点的压力
Px=[PQ2-(PQ2-PZ2)*x/L]0.5
气管道平均压力
PCP=(2/3)[PQ+PZ2/(PQ+PZ)]
道任一点压力
方区，其他的计算可由本表中的H11公式进行推导。
0.65
1850000
Pa
0.95
65000
m
0.3144
C3= 0.3931
/(C2ED2.6182)1/0.5394Z△0.8539TL]}0.5